Введение

Необходимость повышения производительности при необходимости сохранении энергии приводят к появлению многоядерных процессоров. Эти процессоры обеспечивают реальным вариантом для повышения производительности программных приложений за счет увеличения количества ядер, а не полагаться на повышение тактовой частотой одного ядра.

Система обмена сообщениями MPJ экспресс Java - библиотека с открытым исходным кодом и свободная реализация mpiJava API. Эта библиотека в настоящее время имеет два коммуникационных устройств. Первое из них основанно на Java NEW ввода / вывода (NIO) пакета и предназначено для использования в сетях с тополгией соеденения, таких как Fast и Gigabit Ethernet. Второе устройство связи на основе Myrinet Express (MX) - библиотека. Другие уникальные особенности программного обеспечения включают явный уровень управления буфером и портативную систему выполнения.

В настоящее время нет эффективного механизма для программирования многоядерных высокопроизводительных вычислительных (HPC) систем с программным обеспечением MPJ Express. Основной причиной этого является отсутствие поддержки для оптимизации связи на таких процессорах. Пользователи программного обеспечения MPJ Экспресс как правило, полагаются на Java NIO или MX устройства для связи между процессорными ядрами внутри узла. Эти устройства имеют определенную степень накладных расходов для этого вида связи.

Данная курсовая работа представлена для ознакомления с MPJ экспресс, а также с разработкой и реализацией общих устройств памяти для программного обеспечения MPJ Express. Во второй части работы представим алгоритм настройки и и отладки MPJ экспресс.

1 Общая информация о mpj Экспресс

1.1 История создания mpj Экспресс

MPI стандартный документ определяет привязки для языка C и Fortran. В ответ на появление нескольких прототипов привязок Java в конце 1998 года была сформирована Рабочая группа передачи сообщений форума Grande Java. Эта Рабочая группа пришла к первоначальному проекту для общей спецификации API, который был распространен на суперкомпьютерах 1998. Были внесены некоторые изменения в проэкт API, и текущий API теперь известен как MPJ. [2, c 230]

В то же время, реализация известная как mpiJava была по началу разработанная в Сиракузском университете. Далее разработка MPJ продолжалась в университет штата Флорида, а разработка mpiJava в университете Индианы. Программное обеспечение mpiJava наследует mpiJava спецификацию 1.2 API, которая отличается от MPJ API. Разница между этими двумя API, лежит в схемах именования классов и методов. Функциональные возможности, предоставляемые в обоих интерфейсов для пользователей, по существу, то же самое. [2, c 232]

Чтобы отличить "MPJ в API" и "MPJ программного обеспечения" было принято решение назвать эталонную реализацию как MPJ Экспресс, которая развивается и на данный момент.

1.2 Представление mpj Экспресс

MPJ Экспресс является открытым исходным кодом Java библиотеки передачи сообщений, которая позволяет разработчикам приложений создавать и выполнять параллельные приложения для многоядерных процессоров и вычислительных кластеров. Программное обеспечение распространяется под MIT (вариант LGPL) лицензии.

MPJ Экспресс является по существу промежуточным ПО, которое поддерживает связь между отдельными процессорами кластеров. Хотя MPJ Экспресс предназначен для распределенных машин памяти, как сеть компьютеров или кластеров, можно эффективно выполнять параллельные пользовательские приложения на настольных компьютерах или ноутбуках, которые содержат общие процессоры памяти или многоядерные процессоры.

MPJ Экспресс используется тысячами людей по всему миру, в том числе и некоторые ведущие международные организации и университеты. В том числе некоторые наиболее известные проэкты:

1 Cartablancaявляется объектно-ориентированным физическим пакетом моделирования системы. Код использует Jacobian-Free Newton-Krylov (JFNK) методы для решения нелинейных систем симуляции физических процессов на неструктурированных сетках. Совсем недавно Cartablanca была распараллелена с использованием MPJ Express;

2 Бахи и др. провели исследование с целью сравнить MPJ Экспресс со средой реализации параллельных итерационных методов;

3 Бхарат Редди, аспирант из Университета Северной Британской Колумбии использует MPJ Экспресс для распараллеливания алгоритмов динамического программирования в вычислительной биологии путем использования блок-циклических моделей на основе волнового фронта;

4 Даков Тудор в своей статье "Параллельные ветви и граници эксперимента с использованием Java на основе передачи сообщений и разделяемым обьектом space solution" представил сравнение MPJ Экспресс с JavaSpaces путем проведения параллельных ветвей и границ эксперимента. [3,c 640]